Robotlar artık acıyı hissedebilecek! Çinli bilim insanlarının devrim niteliğindeki icadı

İnsanlar ellerini sıcak bir nesneye yanlışlıkla koyduklarında, düşünme fırsatı bulamamadan doğal bir tepki gösterirler ve hızlıca çekerler. Bu olağanüstü hızlı tepki, cildin duyusal sinirlerinin omuriliğe gönderdiği elektrik sinyalleri sayesinde mümkün olur. Sinyal, beyin bilgilendirilmeden önce kasları harekete geçirir ve böylece ciddi yanıklar engellenir. Beyine ulaşan bilgi, hareket zaten başladıktan sonra gelir. Bu mekanizma, canlı organizmaların hayatta kalmasını sağlayan temel bir savunma sistemidir.

Geleneksel insansı robotlar ise tamamen farklı bir şekilde çalışır. Derilerindeki sensörler algıladıkları verileri merkezi işlem birimine, yani CPU'ya gönderir. Sistem bu bilgiyi işlemesi için zaman harcar ve ardından kol aktüatörlerine hareket komutu iletir. Bu işlem sırasında yaşanan her türlü gecikme, robotun ciddi hasar görmesi riskini önemli ölçüde artırır. Hızlı tepki mekanizmasının olmaması, robotik sistemlerin insan gibi çevre ile etkileşim kurmasını sınırlar.

Ancak insansı robotlar giderek laboratuvarlardan çıkıp evlere, hastanelere ve işyerlerine girmektedir. Bu yeni ortamlarda etkili olabilmeleri için, önceden programlanmış basit makinelerden çok daha ileri yeteneklere sahip olmaları gerekir. İdeal durumda, çevrelerindeki nesneler ve insanlarla içgüdüsel bir şekilde etkileşim kurabilmelidirler. Çin'deki bilim insanları, bu hedefi gerçekleştirmek amacıyla nöromorfik robotik e-deri adı verilen devrim niteliğinde bir teknoloji geliştirmişlerdir. Bu yapay deri, robotlara dokunma hissi ve hatta acı algılama yeteneği vererek, insan sinir sistemine benzer bir refleks mekanizması sağlar.

Nöromorfik robotik e-derinin yapısı ve çalışma prensibi

Nöromorfik robotik e-deri, dört farklı katmandan oluşan karmaşık bir yapıya sahiptir. En üst katman, insan epidermisine benzer şekilde koruyucu bir kaplama işlevi görür. Bu katmanın altında, insan sinir sistemi gibi davranacak şekilde tasarlanmış sensörler ve elektronik devreler yer alır. Robotik derinin işleyişi, insan vücudunun sağlık durumunu sürekli kontrol etmesine benzer bir prensiple çalışır.

Derinin temel çalışma mekanizması, her 75 ile 150 saniye arasında tekrarlanan bir döngüye dayanır. Bu zaman dilimi içinde, hiçbir dış uyaran olmasa bile, robotik deri CPU'ya küçük bir elektrik darbesi gönderir. Bu darbe, insan vücudunun "her şey normal" dediği bir sinyal gibi işlev görür. Eğer deri herhangi bir nedenle kesilir veya hasar görürse, bu düzenli darbe durur. Darbenin kesilmesi, robota nerede yaralandığını hemen bildiren bir uyarı sinyali haline gelir ve sahibini acil durum hakkında uyarır.

Robotik deriye dışarıdan bir dokunuş gerçekleştiğinde, uygulanan basınç hakkında bilgi taşıyan spike adı verilen farklı bir sinyal türü ortaya çıkar. Normal, hafif dokunuşlar söz konusu olduğunda, bu spike sinyalleri doğrudan CPU'ya iletilir ve sistem bu bilgiyi işler. Ancak durum değişir eğer dokunuş çok sert veya aşırı ise ve acı oluşturuyorsa. Bu durumda, robotik deri CPU'yu tamamen atlayarak doğrudan motor sistemlerine yüksek voltajlı bir spike gönderir. Bu mekanizma, insan vücudunun refleks tepkisine mükemmel bir şekilde benzer. Kol anında çekilir, tıpkı bir insanın sıcak bir nesneye dokunduğunda yaptığı gibi. Acı sinyali yalnızca derinin sensörleri, önceden ayarlanmış bir eşik değerini aşan bir kuvvet algıladığında yayılır.